Soluble plasma HLA peptidome as a potential source for cancer biomarkers — PNAS

Soluble plasma HLA peptidome as a potential source for cancer biomarkers

1. Michal Bassani-Sternberga,
2. Eilon Barneaa,
3. Ilan Beerb,
4. Irit Avivic,
5. Tami Katzc, and
6. Arie Admona,1

+ Author Affiliations

1. aDepartment of Biology, Technion-Israel Institute of Technology, Haifa 32000, Israel;
2. bIBM Haifa Research Laboratory, Haifa 31905, Israel; and
3. cBruce Rappaport Faculty of Medicine, Technion-Israel Institute of Technology, Department of Hematology and Bone Marrow Transplantation, Rambam Health Care Campus, Haifa 31096, Israel

1. Edited by Peter Cresswell, Yale University School of Medicine, New Haven, CT, and approved September 10, 2010 (received for review June 16, 2010)

Abstract

The HLA molecules are membrane-bound transporters that carry peptides from the cytoplasm to the cell surface for surveillance by circulating T lymphocytes. Although low levels of soluble HLA molecules (sHLA) are normally released into the blood, many types of tumor cells release larger amounts of these sHLA molecules, presumably to counter immune surveillance by T cells. Here we demonstrate that these sHLA molecules are still bound with their authentic peptide repertoires, similar to those of the membranal HLA molecules (mHLA). Therefore, a single immunoaffinity purification of the plasma sHLA molecules, starting with a few milliliters of patients’ blood, allows for identification of very large sHLA peptidomes by mass spectrometry, forming a foundation for development of a simple and universal blood-based cancer diagnosis. The new methodology was validated using plasma and tumor cells of multiple-myeloma and leukemia patients, plasma of healthy controls, and with cultured cancer cells. The analyses identified thousands of sHLA peptides, including some cancer-related peptides, present among the sHLA peptidomes of the cancer patients. Furthermore, because the HLA peptides are the degradation products of the cellular proteins, this sHLA peptidomics approach opens the way for investigation of the patterns of protein synthesis and degradation within the tumor cells.
Footnotes

* 1To whom correspondence should be addressed. E-mail: admon@tx.technion.ac.il.
* Author contributions: M.B.-S. and A.A. designed research; M.B.-S., E.B., and I.B. performed research; M.B.-S., I.B., I.A., and T.K. contributed new reagents/analytic tools; M.B.-S., E.B., I.B., and A.A. analyzed data; and M.B.-S., E.B., I.B., and A.A. wrote the paper.
* This Feature Article is part of a series identified by the Editorial Board as reporting findings of exceptional significance.
* The authors declare no conflict of interest.
* This article is a PNAS Direct Submission.
* This article contains supporting information online at www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1008501107/-/DCSupplemental and proteomecommons.org.

Soluble plasma HLA peptidome as a potential source for cancer biomarkers — PNAS




ONCOLOGÍA
Identifican posibles biomarcadores en la sangre que detectan el cáncer
Actualidad Ultimas noticias - JANOes y agencias -
JANO.es y agencias · 26 Octubre 2010 11:12

El avance podría resultar útil en la práctica clínica en pacientes con algunos tipos de cáncer como el mieloma múltiple o la leucemia.

Investigadores del departamento de Biología de la empresa Technion, en Haifa, Israel, han descubierto la existencia en la sangre de posibles marcadores biológicos que indican la presencia de determinados cánceres. Estos resultados se publican en la edición digital de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Los autores del trabajo explican que el diagnóstico de cáncer basado en la detección de proteínas asociadas a la enfermedad en la sangre algunas veces falla, debido a que las proteínas tienen una vida corta o son difíciles de detectar.

Los científicos, dirigidos por Arie Admon, han descubierto que los fragmentos de péptido derivados de proteínas asociadas al cáncer que se unen a moléculas inmunes, llamadas antígenos de leucocito humano o ALH, podrían ser utilizados como posibles marcadores en personas con cánceres como el mieloma múltiple y la leucemia.

Las moléculas de ALH ayudan a que fragmentos de hierro de las proteínas degradadas vayan del citoplasma de las células cancerígenas a la superficie celular, donde los complejos de péptidos-ALH son presentados para su inspección para las células inmunes. Mientras que las células normales segregan pequeñas cantidades de complejos péptidos-ALH a la sangre, las células del cáncer a menudo segregan cantidades mayores.

Los autores utilizaron métodos bioquímicos para detectar miles de complejos péptidos-ALH en el plasma de la sangre de pacientes. Muchos de estos complejos estaban derivados de proteínas asociadas al cáncer. Además, los investigadores descubrieron perfiles de péptidos-ALH similares en el mismo individuo cuando la sangre era recogida y analizada en días diferentes.

Dado que los complejos péptidos-ALH pueden aislarse de la sangre con rapidez, los péptidos podrían servir como una posible fuente de biomarcadores del cáncer útiles en la clínica si los descubrimientos se validan en grandes números de pacientes y controles sanos.


PNAS (2010); doi: 10.1073/pnas.1008501107
Soluble plasma HLA peptidome as a potential source for cancer biomarkers — PNAS
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